氣動(dòng)用通孔式消聲器的研究.pdf

1、氣動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)往往產(chǎn)生很大的排氣噪聲,為降低工作環(huán)境噪聲,通常要在系統(tǒng)的排氣端加裝消聲器。常用的封閉腔氣動(dòng)系統(tǒng)消聲器在某些應(yīng)用場(chǎng)合容易引入過(guò)大的壓降,影響上游系統(tǒng)的工作性能,而且長(zhǎng)期使用時(shí),容易導(dǎo)致異物堆積阻塞氣流通路。因此本文對(duì)氣動(dòng)用通孔式消聲器展開(kāi)研究以期解決上述應(yīng)用領(lǐng)域面臨的困難。
　　本文通過(guò)改進(jìn)的Johnson-Allard等效流體模型計(jì)算通孔式消聲器內(nèi)多孔吸聲材料的等效特征參數(shù)隨聲波頻率的變化規(guī)律。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出

2、穿孔板特征阻抗隨聲波頻率的變化規(guī)律。結(jié)合多孔吸聲材料及穿孔板模型,建立通孔式消聲器的二維解析模型,討論特征波數(shù)方程的求解,采用模態(tài)匹配法計(jì)算消聲器傳遞損失。比較保留不同模態(tài)階次對(duì)傳遞損失計(jì)算的影響,說(shuō)明為得到精確的通孔式消聲器傳遞損失預(yù)測(cè)結(jié)果,進(jìn)出口管道內(nèi)保留兩階聲波模態(tài)即可,而消聲腔內(nèi)應(yīng)至少保留三階聲波模態(tài)。
　　通過(guò)聲學(xué)有限元法分析討論了吸聲材料的流阻率、孔隙率、形狀因子、粘性及熱特征長(zhǎng)度等幾個(gè)參數(shù)對(duì)消聲器傳遞損失的影響,結(jié)果

3、表明,流阻率盡量取大,形狀因子和兩種特征長(zhǎng)度盡量取小,有助于提高消聲器傳遞損失,孔隙率對(duì)傳遞損失的影響不大。還討論了穿孔板的穿孔率、孔徑及厚度對(duì)消聲器的影響,結(jié)果表明,對(duì)于通孔式消聲器來(lái)說(shuō),穿孔板的引入總體上看對(duì)低頻段傳遞損失增加有限,但對(duì)有效消聲頻段的縮小明顯,隨著穿孔率的降低及孔徑增大,這種不利的影響更加明顯,穿孔板厚影響不是很大。當(dāng)選擇穿孔板作為護(hù)面結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)盡量選擇孔隙率大孔徑小的穿孔板,避免其影響多孔吸聲材料發(fā)揮作用。討論了消

4、聲器消聲腔長(zhǎng)度及吸聲材料厚度對(duì)于消聲器傳遞損失的影響,結(jié)果表明消聲器消聲腔長(zhǎng)度越長(zhǎng),吸聲材料厚度越大,消聲器的各頻段傳遞損失也越大。
　　通過(guò)聲學(xué)有限元計(jì)算討論了插入管、錐形流道、氣隙、消聲腔內(nèi)隔板等消聲器改進(jìn)結(jié)構(gòu)對(duì)傳遞損失的影響。結(jié)果表明增加合理的插入管、截面尺寸由小變大的錐形流道、消聲腔內(nèi)隔板有助于提高消聲器傳遞損失,尤其是能改善消聲器在通過(guò)頻率附近的降噪能力。而氣隙結(jié)構(gòu)不利于消聲器傳遞損失的提高,截面尺寸由大變小的錐形流道對(duì)

5、消聲器傳遞損失提高作用不明顯。通過(guò)進(jìn)一步的理論分析,指出插入管及消聲腔內(nèi)隔板對(duì)消聲器消聲能力的改進(jìn)作用,主要是通過(guò)影響通過(guò)頻率下聲波特征模態(tài)的激發(fā)與傳播實(shí)現(xiàn)的,并指出改進(jìn)結(jié)構(gòu)的最佳布置位置位于消聲腔模態(tài)節(jié)點(diǎn)附近。
　　通過(guò)聲級(jí)計(jì)測(cè)量通孔式消聲器試樣安裝于真空發(fā)生器尾部時(shí),消聲器試樣出口正前方1m總聲壓級(jí)隨真空流量變化,總聲壓級(jí)隨真空發(fā)生器入口壓力變化。通過(guò)傳聲器采樣及頻譜分析,得到各消聲器試樣噪聲頻譜曲線。實(shí)驗(yàn)表明在被試材料中,棉